近些年來為了節(jié)約能源，追求更好的性能，國內(nèi)外開始把各種強韌化熱處理、表面合金化、表面淬火、表面功能性覆層、形變強化等工藝進行了多種類型的組織和復(fù)合，使機械零部件的性能有了很大的提高，并把它開辟為新的熱處理技術(shù)領(lǐng)域。復(fù)合熱處理是將兩種或更多的熱處理工藝復(fù)合，或是將熱處理與其他加工工藝復(fù)合，使各工藝間互相彌補增強，以更大程度地挖掘材料潛力，使零件獲得單一工藝所無法達(dá)到的優(yōu)良性能。
（1）多種熱處理方法的復(fù)合。表面合金化與淬火；滲碳或碳氮共滲后的淬火（重新加熱淬火或滲后直接淬火）；滲碳或滲氮后用激光進行表面淬火，如30CrMnSi鋼經(jīng)560℃、30h滲氮+1000℃淬火，再經(jīng)200℃、2h回火后，因有氮化物存在，晶粒非常細(xì)小，表層及心部均有較高的強韌性，在冷作模具上得到應(yīng)用。
表面硬化與在低溫回火溫度下的表面化學(xué)熱處理；淬火處理與在高中溫回火溫度下的化學(xué)熱處理；兩種化學(xué)熱處理方法的復(fù)合；化學(xué)熱處理與涂層（化學(xué)沉積或電鍍）的復(fù)合；化學(xué)鍍與熱處理的復(fù)合。例如，在Ni-P化學(xué)鍍（3μm）之后進行400℃、1h的時效處理，可以消除鍍層應(yīng)力，同時誘發(fā)析出Ni3P相，顯著改善了耐磨性，使壓鑄模壽命大為提高。
（2）熱處理與其他工藝的復(fù)合。壓力加工與熱處理復(fù)合的形變熱處理，可按形變強化與相變強化的順序區(qū)分為三類：形變在相變前（形變淬火、形變等溫淬火等）；形變在相變后（回火馬氏體形變、調(diào)質(zhì)形變，珠光體形變等）；以及形變在相變中進行（誘發(fā)馬氏體形變、等溫形變淬火、過飽和固溶體形變時效等）。整體或表面強化與表面形變強化（輥壓，噴丸），以及在整體或表面強化+表面功能性覆層（電鍍、噴涂、以及有機樹脂涂層等等）。
形變化學(xué)熱處理把各咱塑性變形加工工藝與化學(xué)熱處理（滲氮、滲碳、氮碳共滲、滲硼、滲硫和滲金屬等）結(jié)合起來，能夠大幅度提高鋼鐵零件抗磨損、耐疲勞等與表面強化有關(guān)的性能。
上面簡要介紹上了各種熱處理工藝復(fù)合的方法，從目前熱處理技術(shù)發(fā)展的趨勢看，復(fù)合熱處理發(fā)展前景廣闊。盡管有的工藝已應(yīng)用于生產(chǎn)，但是對工藝復(fù)合后的基本規(guī)律及在復(fù)合作用下組織與性能變化的規(guī)律還很少有系統(tǒng)的研究，并且還有許多新的工藝方法有待于廣大熱處理工作著去探索與實踐。熱處理工藝復(fù)合的一般可遵循以下原則：
（1）功能繼承原則。復(fù)合熱處理可以是心部強韌化與表面強化的復(fù)合，也可以是兩種整體強化工藝或兩種表面處理工藝的復(fù)合。在考慮兩種工藝組合的可能性時，應(yīng)當(dāng)注意加熱規(guī)范，冷卻規(guī)范的合理配合。以及兩種表面合金化先后進行時，它們之間的相互作用及其對鋼的組織性能帶來的影響。在進行第二次熱處理時應(yīng)該繼承第一次熱處理后的效果，而不應(yīng)是為了獲得另一種性能而完全消除前處理的作用。它們是互補加強而不是顧此失彼。
（2）優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟原則。從技術(shù)上的可能性及經(jīng)濟上的合理性出發(fā)，一般來說，要通過工藝復(fù)合使工件更加具備多種功能，或是使工件的性能大幅度提高、壽命大幅度增長，而不會顯著增大工件的變形開裂傾向。熱處理工藝復(fù)合應(yīng)當(dāng)盡量簡化熱處理工序和縮短熱處理周期，熱處理工藝復(fù)合所消耗的資金一定要小于適當(dāng)改善工件的性能和提高壽命而節(jié)約的資金，在經(jīng)濟上才是合理的。
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